基于混沌映射的圖像加密算法研究

張學軍

（河西學院物理與機電工程學院，甘肅 張掖 734000）

引言

當今社會處于信息時代，互聯網的快速發展是它的一個顯著標志.人們可以隨時隨地通過互聯網發布想要發布的信息［1］.互聯網就是把全球的信息匯聚到一起，實現信息傳輸與共享.雖然互聯網給予人們很大的便利，可以分享大量信息，但也面臨著一些問題，比如很多數據被惡意泄露以及圖片信息被篡改.因而，互聯網信息安全的保障是當今研究的一個熱點問題.

隨著這些年信息科技的快速發展，信息安全技術經歷了從密碼技術到隱藏技術的革新［2］.但是人們在應用信息隱藏技術保證信息安全的過程中發現，單純的使用該技術進行保密很容易被攻擊者破解.因此，人們想到如果在信息進行隱藏之前，利用相關的算法將要隱藏的秘密信息進行加密處理，使其變得與原來圖像毫不相關，然后將加密過的信息載入到載體信息中，這樣進行傳輸會變得更加的安全.即使在傳輸的過程中，攻擊者發現了隱秘信息，將其提取出來，提取出來的也是進行加密過后的信息，無法對其進行識別，從而使信息獲得了保障.綜上所述，信息加密技術是信息隱藏領域中一個重要的研究方向.

1 混沌映射加密原理

傳統的圖像加密方法，諸如Anold變換圖像加密，都是改變數字圖像中像素點的位置，從而使數字圖像獲得加密，所以傳統的數字圖像加密方法相對來說比較好破解［3］.而基于混沌映射的圖像加密是通過改變數字圖像中像素點的值從而使圖像獲得加密.從原理上來說更加的安全.

當今圖像加密領域將混沌系統和圖像加密聯系起來，使很多相關的圖像加密算法隨之面世，并且都有一定的實用性.本文將傳統圖像加密方法與混沌映射相結合，提出了一種利用混沌映射進行圖像加密的方法，不僅改變數字圖像中像素點的位置關系，而且將數字圖像中像素點的值進行了替換.本算法中的混沌系統采用的是logistic 映射，利用logistic 映射對系統初值的敏感性生成對應的序列，像素點值的改變和像素位置的錯亂都是由混沌序列進行控制.

Logistic映射是一種可產生的非線性系統，Logistic映射分岔圖像如圖1所示，Logistic映射模型如下所示［4］：

圖1 Logistic映射分岔圖像

2 仿真結果

本文基于混沌映射理論，對數字圖像進行了加密算法處理，并用Matlab進行仿真.Matlab軟件仿真結果如圖2～圖4所示，根據這三張仿真圖對比的效果可以認為本文基于混沌映射的算法是可行的.

圖2 原圖

圖3 混沌加密圖像

圖4 解密圖像

3 總結

本文基于混沌理論對數字圖像加密算法進行了研究，在Matlab 軟件平臺進行仿真，通過仿真可以得出混沌映射對數字圖像加密相對于傳統方法是更加可行的.在圖像加密過程中，要輸入加密密鑰：［0.343 0.432 0.63 3.769 3.82 3.85 0.1 1］，原始圖像就會成功加密.如果要得到正確的解密圖像，也要輸入正確的解密密鑰，才能解密成功.